Sifat Atom dalam Konduktor dan Isolator

Pita Energi

Dalam dunia listrik, dikenal material-material yang bersifat konduktor dan isolator. Konduktor merupakan material yang dapat meghantarkan listrik dengan baik. Sebaliknya, isolator sangat buruk dalam menghantarkan listrik.

Pada umumnya, material-material logam memiliki sifat konduktor. Adapun, isolator biasanya berasal dari material nonlogam. Lantas, apa sebenarnya yang mempengaruhi sifat suatu material sehingga ia menjadi konduktor atau isolator? Apa perbedaan keduanya?

Teori Bohr dan Pita Energi

Salah satu teori yang menjawab isu ini adalah teori pita energi. Teori ini merupakan pengembangan dari teori atom Bohr.

Teori atom Bohr dikemukakan oleh Niels Bohr pada tahun 1913. Dalam teori Bohr, setiap atom memiliki inti atom yang dikelilingi oleh elektron dalam orbit-orbit. Orbit-orbit tersebut juga dikenal dengan istilah kulit-kulit atom.

Elektron-elektron akan menempati orbit yang paling dekat dengan inti terlebih dahulu. Apabila orbit tersebut sudah penuh, elektron akan menempati orbit selanjutnya. Pada setiap orbit, elektron menempati tingkatan-tingkatan energi tertentu.

Elektron-elektron yang berada di dekat inti menempati keadaan yang stabil. Adapun, elektron pada kulit terluar dapat berpindah orbit dan berinteraksi dengan atom lainnya. Elektron pada kulit terluar disebut sebagai elektron valensi.

Dalam setiap orbit, tingkatan-tingkatan energi yang sama akan membentuk suatu pita energi. Tingkatan energi yang tertinggi disebut sebagai energi Fermi.

Terdapat dua jenis pita energi yang dikenal, yaitu pita valensi dan pita konduksi. Di antara kedua pita ini, bisa saja ditemukan celah energi yang bebas dari elektron. Celah ini merupakan kesenjangan energi antara pita konduksi minimum dengan pita valensi maksimum.

Konduktor dan Isolator

Suatu material akan bersifat konduktif apabila pita konduksi dan pita valensi saling beririsan. Alhasil, terdapat elektron pada pita konduksi. Apabila terdapat paparan energi listrik, elektron-elektron pada pita valensi akan memperoleh tambahan energi dan dapat melompat ke pita konduksi. Dengan demikian, material akan dapat menghantarkan listrik.

Adapun, pada isolator, kesenjangan tingkat energi antara pita konduksi dan pita valensi begitu lebar. Akibatnya, terdapat celah lebar di antara kedua pita ini. Elektron dari pita valensi tidak memiliki cukup energi untuk dapat mencapai pita konduksi. Hasilnya, material pun tidak dapat menghantarkan listrik.

***

Akhir kata, dapat disimpulkan bahsa perbedaan karakter antara konduktor dengan isolator 3disebabkan oleh keberadaan elektron pada pita konduksi serta kemampuan elektron pada pita valensi untuk melompat ke pita konduksi. Lompatan elektron ersebut dapat terjadi jika celah energi antara kedua pita cukup dekat.